Hallo, ich habe mir folgende Schaltung überlegt um das Spannungslevel
von 0/3.3V auf -10/-5V zu wandeln. Die Widerstände sind 100 Ohm, der
Leistungsbedarf ist erstmal egal (sicherlich keine optimale Schaltung
für Signalpegel zu schalten ;). Spannungsversorgungen sind noch mit
Kondensatoren (100uF) stabilisiert. Soweit funktioniert das auch,
Allerdings habe ich schon bei 1MHz Eingangssignal extreme Überschwinger,
die sich dann auf den Wunschpegel einschwingen, beim Schalten von 0 auf
3.3V. Woran kann das liegen und wie könnte ich die weg bekommen?
Gruesse
Julian
Julian, hast du dir deinen "Schaltplan" mal angeschaut? Kannst du als
Aussenstehender erkennen, was da gemeint ist? Ich nicht. Also wenn du
sinnvolle Antworten möchtest, male bitte den Schaltplan sauber lesbar
und verständlich!
Grundsätzlich dürfte die Schaltung keine Überschwinger erzeugen. Die
Versorgungsspannung sollte zusätzlich zum Elko mit 100 nF abgesiebt
werden, da Elkos ein schlechtes Verhalten gegen hohe Frequenzen haben.
Ich vermute, dass die Überschwinger durch den Aufbau - speziell die
Masseführung - bedingt sind. Häufig zeigt ein ungünstigee Masseanachluss
der Oszillografen-Tastköpfe oder ein fehlerhafter Abgleich
Überschwinger, die in Wirklichkeit nicht vorhanden sind.
jdajul schrieb:> Hallo, ich habe mir folgende Schaltung überlegt um das Spannungslevel> von 0/3.3V auf -10/-5V zu wandeln.
Seit wann sind MOSFETs rechteckige Schaltplansymbole? Und der Rest
dieses "Konstrukts" ist eine Schmiererei, bei der keiner durchsieht.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplan_richtig_zeichnen> Die Widerstände sind 100 Ohm, der
Und warum beschriftest du die Widerstände nicht einfach?
> Leistungsbedarf ist erstmal egal (sicherlich keine optimale Schaltung> für Signalpegel zu schalten ;). Spannungsversorgungen sind noch mit> Kondensatoren (100uF) stabilisiert. Soweit funktioniert das auch,> Allerdings habe ich schon bei 1MHz Eingangssignal extreme Überschwinger,> die sich dann auf den Wunschpegel einschwingen,
Meßfehler oder Fehler im Aufbau.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk.C3.B6pfe_richtig_benutzen> beim Schalten von 0 auf> 3.3V. Woran kann das liegen und wie könnte ich die weg bekommen?
Wenn gleich deine Schaltung prinzipiell funktioniert, ist sie nicht
sonderlich gut, denn Open Drain Stufen mit Arbeitswiderstand sind echten
Push-Pull Stufen in Geschwindigkeit, Treiberleistung und Stromverbraucht
deutlich unterlegen. Siehe Anhang. So hätte dein Schaltplan aussehen
sollen und so könnte man es besser bauen.
Danke für den Input, die Symbole wurden automatisch von Samacsys
generiert und haben den passenden Footprint, es ist korrekt dass das
keine guten Symbole sind.
Tatsächlich hatte ich die normalen Krokoklemmen an den Tastköpfen (10:1,
Agilent 10074C) aber auch das Messen mit selbstgebauter "Massefeder"
bringt leider keine Verbesserung. Es scheint also Probleme im Aufbau zu
geben. Gibt es eine gute Richtlinien-Sammlung für Schaltungsdesign für
hohe Leistung/hohe Frequenz die ihr mir empfehlen könnt?
Joachim B. schrieb:> den Link kann man aber locker kürzen zu
Aber dann bekommt Amazon nicht mehr mit, dass der Falk fleißig Werbugn
für sie macht. Und Amazon bekommt auch nicht mit, welche leute hier
miteinander zu tun haben. Das ist nicht in Ordnung, die Daten müssen
frei fließen, hat die Merkel doch mehrmals so ähnlich gesagt.
Danke für die Empfehlungen, ich schau mir sie an.
Hier noch ein Bild von der Schaltung, das PCB soll später 4 mal die
gleiche Schaltung beherbergen. Aktuell sind die unbestückt. Die
Kondensatoren wurden nachträglich eingebaut - im nächsten Design sollte
das natürlich eingeplant werden. Die Leitungen zu den Kondensatoren sind
aus diesem Grund relativ lang (1-3cm). Zuleitung Daten ist über
Signalgenerator-> Coax-> Pinheader Anschlüsse. Die Versorgungsspannungen
sind über Netzteil und ca 50-70cm Kabel an Pinheader angeschlossen.
jdajul schrieb:> Danke für die Empfehlungen, ich schau mir sie an.> Hier noch ein Bild von der Schaltung,
Ohje.
> das PCB soll später 4 mal die> gleiche Schaltung beherbergen. Aktuell sind die unbestückt. Die> Kondensatoren wurden nachträglich eingebaut
Welche denn? Die fetten Elkos? Ich hoffe, das soll ein Witz sein . . .
Du braucht Entkoppelkondensatoren, 100nF aus Keramik.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator
Ich sehe da gar nichts.
- im nächsten Design sollte
> das natürlich eingeplant werden. Die Leitungen zu den Kondensatoren sind> aus diesem Grund relativ lang (1-3cm).
Welche Kondensatoren?
> Zuleitung Daten ist über> Signalgenerator-> Coax-> Pinheader Anschlüsse.
Ich sehe nur bunte Spaghetti.
Die Versorgungsspannungen
> sind über Netzteil und ca 50-70cm Kabel an Pinheader angeschlossen.
Das ist egal, wenn der Aufbau incl. der Entkoppelkondensatoren passt. Im
Moment sehe ich bei deinem Aufbau nur "Verbesserungspotential" . . .
Wenn man mit invertiertem Signal leben kann, geht auch eine ganz
einfache Schaltung sogar ohne die -5V (vereinfacht das Layout) und mit
nur 3 Bauteilen.
Die leichten Überschwinger an den Schaltflanken sind von der kapazitiven
Durchkopplung des Steuersignals von der Basis zum Ausgang, das haben
andere Schaltungen auch, auch die mit Mosfets.
Melinda schrieb:> Wenn man mit invertiertem Signal leben kann, geht auch eine ganz> einfache Schaltung sogar ohne die -5V (vereinfacht das Layout) und mit> nur 3 Bauteilen.
Schön und gut, aber auch diese Schaltung hat einen eher hohen
Ausgangswiderstand und der Ausgangspegel ist vom Ausgangsstrom abhängig,
da hier eine Konstantstromquelle auf einen Arbeitswiderstand
einspeist.
Falk B. schrieb:> aber auch diese Schaltung hat einen eher hohen> Ausgangswiderstand und der Ausgangspegel ist vom Ausgangsstrom abhängig
Das ist doch prinzipiell nicht anders als in deiner ersten Schaltung.
Man kann ja auch so niederohmig dimensionieren. Aber darüber zu
diskutieren lohnt nur, wenn der TO seine Lastbedingungen nennt.
jdajul schrieb:> Hoffe es ist so besser erkennbar, die beiden Transistoren sind einmal> PD84001 N-Channel und ISS55EP06LMXTSA1 P-Channel.
Dein PD84001 ist ein HF-MOSFET, der für bis zu 1GHz gedacht ist,
allerdings im Linearbetrieb. Den kann man auch schalten, Das ist aber
nicht optimal.
ISS55EP06LMXTSA1 ist ein 5,5Ohm P-Kanal MOSFET, etwas besser als der
Klassiker BSS84.
Melinda schrieb:> Falk B. schrieb:>> aber auch diese Schaltung hat einen eher hohen>> Ausgangswiderstand und der Ausgangspegel ist vom Ausgangsstrom abhängig>> Das ist doch prinzipiell nicht anders als in deiner ersten Schaltung.
Nö. MEINE erste Schaltung verwendet ein 74HC08 Gatter mit ca. 30 Ohm
Ausgangswiderstand, welche für LOW und HIGH wirksam werden.
Die Schaltung des OP verwendet einen Open Drain Ausgang mit 100 Ohm
Ausgangswiderstand, welche nur bei HIGH wirksam werden. Bei LOW ist es
der RDSON des MOSFETs, der ist aber im Datenblatt nicht spezifiziert,
weil der Typ für HF-Verstärker im Linearbetrieb gedacht ist. Was aber
auch leicht zu parasitären Schwingungen führen kann!
> Man kann ja auch so niederohmig dimensionieren.
Nein, kann man nicht sinnvoll, weil die Schaltung prinzipiell schlechter
ist, egal wie niederohmig man sie macht.
Falk B. schrieb:> MEINE erste Schaltung verwendet ein 74HC08 Gatter mit ca. 30 Ohm> Ausgangswiderstand, welche für LOW und HIGH wirksam werden.
Typisch Falk.
Du weißt genau welche Schaltung ich meine. Die obere Schaltung in deinem
Bild mit den 2 Schaltungen, natürlich nicht die mit dem Gatter, das ist
doch offensichtlich.
Ich habe jetzt noch jeweils an die Versorgung 100nF Kondensatoren
gelötet, die dicken Elkos am Anfang habe ich hinzugefuegt, weil die
Spannungsversorgung beim Schalten eingebrochen war. Leider haben die
100n nichts gebracht. Was schon die ganze Zeit zu beobachten ist, dass
der Einschwingvorgang vollkommen unabhängig von der Eingangsfrequenz
ist.
jdajul schrieb:> Ich habe jetzt noch jeweils an die Versorgung 100nF Kondensatoren> gelötet, die dicken Elkos am Anfang habe ich hinzugefuegt, weil die> Spannungsversorgung beim Schalten eingebrochen war. Leider haben die> 100n nichts gebracht. Was schon die ganze Zeit zu beobachten ist, dass> der Einschwingvorgang vollkommen unabhängig von der Eingangsfrequenz> ist.
Ja, sicher, das sieht man ja auf dem Bild. Es klingelt beim Umschalten.
Ich tippe auf den HF-MOSFET, so ein Beast ist nix für Anfänger. Und auch
nix für diese Anwendung. Nimm meine Schaltung, da brauchst du für 4
Kanäle nur einen, einfachen DIL14 IC. Das kann man testweise in 30min
auf Lochraster aufbauen.
30min später, siehe Anhang. Wie man sieht, ist die fallende Flanke ca.
25ns verzögert, das kommt vom relativ hochohmigen Pull-Down Widerstand
am Gatter. Will man die Zeit verkleinern, muss man den Widerstand
verkleinern, so auf 220, vielleicht auch 100 Ohm, wenn gleich dann die
Signalquelle schon ordentlich Strom liefern muss.
Falk B. schrieb:> 30min später, siehe Anhang. Wie man sieht, ist die fallende Flanke> ca.> 25ns verzögert, das kommt vom relativ hochohmigen Pull-Down Widerstand> am Gatter. Will man die Zeit verkleinern, muss man den Widerstand> verkleinern, so auf 220, vielleicht auch 100 Ohm, wenn gleich dann die> Signalquelle schon ordentlich Strom liefern muss.
Danke für das Überprüfen deiner Schaltung - ich spiele auch mit dem
Gedanken dass ganze aufzubauen. Da ich den Chip aber zur Zeit nicht hier
habe und auch in der Spec dazu nichts gefunden habe: Wie schaut es mit
der Frequenz aus? Packt der Chip die 16MHz? Trise/fall habe ich mal bis
zu 6ns gesehen, was ja eigentlich ausreichend sein sollte.
jdajul schrieb:> der Frequenz aus? Packt der Chip die 16MHz? Trise/fall habe ich mal bis> zu 6ns gesehen, was ja eigentlich ausreichend sein sollte.
Naja, 16 MHz sind bei 50% Tastverhältnis 31,25ns Pulsbreite, das ist
selbst mit dem ollen HC-Gatter noch drin. Wenn es schneller sein soll,
nimmt man halt eine modernere Familie ala AHC oder VHC.
Christoph db1uq K. schrieb:> Anderer Vorschlag: Optokoppler. Da gibt es sicher welche, die die 16 MHz> schaffen und die Pegelshift ist kein Problem mehr.
Noch besser sind "Digital Isolator", die habe ich für mich vor kurzem
entdeckt. Z.B. ADUM150N. 13 ns max. Verzögerung, Pulse Width Distortion
0,5 ns typisch und 4,5 ns max., beide Seiten arbeiten von 1,8 bis 5
Volt. Eingangsseite mit +3V3 speisen, Ausgangsseite VCC = -5V, GND =
-10V. Und alles wird bestens funktionieren.
Optokoppler für 16 MHz muß man sehr lange suchen. Und die das können,
die brauchen auch von beiden Seiten VCC. Digital Isolator ist schneller
und sparsamer.
Ich bin gerade bei Löten: Iso-JTAG-Adapter mit ADUM151N.
Christoph db1uq K. schrieb:> Anderer Vorschlag: Optokoppler. Da gibt es sicher welche, die die> 16 MHz> schaffen und die Pegelshift ist kein Problem mehr.
Optokoppler hatte ich auch schon getestet, da gibt es welche mit
15/16MHz. Prinzipiell funktioniert das auch. Allerdings sind da wegen
meiner Spannungsversorgung einige abgeraucht, weil ich die -5/-10V nicht
gleichzeitig anlegen konnte und dann beim Einschalten Spannungsdifferenz
zu gross war.
Habe jetzt auch mal die Schaltung von Falk zusammengebaut. Werde mal ein
paar Tests damit machen und schauen ob das für meine Anwendung
ausreichen würde. Wäre natürlich eine super einfache Schaltung und auf
die Idee mit den And-Gattern wäre ich nicht gekommen..
jdajul schrieb:> Optokoppler hatte ich auch schon getestet, da gibt es welche mit> 15/16MHz. Prinzipiell funktioniert das auch. Allerdings sind da wegen> meiner Spannungsversorgung einige abgeraucht, weil ich die -5/-10V nicht> gleichzeitig anlegen konnte und dann beim Einschalten Spannungsdifferenz> zu gross war.
Kompletter Unsinn. Aber wenn du so arbeitest wie du Schaltpläne
zeichnest, wundert mich nix.
jdajul schrieb:> Allerdings sind da wegen> meiner Spannungsversorgung einige abgeraucht, weil ich die -5/-10V nicht> gleichzeitig anlegen konnte und dann beim Einschalten Spannungsdifferenz> zu gross war.
Dann wäre Digital Isolator auch hilflos.
Falk B. schrieb:> So hätte dein Schaltplan aussehen> sollen und so könnte man es besser bauen.
Eine Frage noch dazu. Prinzipiell funktioniert das so ja, bei Low Input
wird am 2. Eingang das Potential zu -10 gezogen. Bei High wäre die
Spannung am Eingang aber ja 3.3V zu -10V, also 13V. Die max
Eingangsspannung wird aber nur als Vcc+0.1V definiert. Und wieso
schaltet die 3.3V den Eingang auf -5V,
sowohl 0V als auch 3.3 V sind doch groesser als -5V, müsste also beides
auf High gehen oder?
jdajul schrieb:> Eine Frage noch dazu. Prinzipiell funktioniert das so ja, bei Low Input> wird am 2. Eingang das Potential zu -10 gezogen. Bei High wäre die> Spannung am Eingang aber ja 3.3V zu -10V, also 13V.
Das ist die Differenz, ja. Aber ist nebensächlich.
> Die max> Eingangsspannung wird aber nur als Vcc+0.1V definiert.
sicher, aber VCC ist hier auf -5V, bezogen auf GND.
> Und wieso> schaltet die 3.3V den Eingang auf -5V,> sowohl 0V als auch 3.3 V sind doch groesser als -5V, müsste also beides> auf High gehen oder?
Schon mal bemerkt, daß da eine 8,2V Z-Diode dazwischen hängt? Die macht
die Pegelanpassung, denn die hat ansatzweise konstante 8,2V
Spannungsabfall. D.h. der EIngang des Gatters ist immer 8,2V niedriger
als der Eingang der Schaltung (IN).
IN = 0V = Gattereingang = -8,2V = -10V+1,8
IN = 3,3V = Gattereingang = -5,1V = -10+5,1V
D.h. der LOW-Pegel am Gattereingang ist etwas hoch, praktisch ist das
aber OK. Wer es akademis schön machen will, nimmt einen 9,1V Z-Diode,
damit geht LOW auf 0,9V aus Sicht des Gattereingangs und HIGH auf 4,2V.
Der Trick ist, daß die Masse des Gattes auf -10V liegt und eben nicht
auf GND = 0V.
